Question

比较以下两个：

int arr[10]; // stack memory
int* x = malloc(sizeof(int)*10); // heap memory

两者基本上都是分配10个整数变量。但是，我们经常说第一个便宜得多（分配和释放更快）b / c它只是向前移动堆栈指针。

我们知道所有程序都在虚拟内存空间中运行，并且只有程序实际使用的部分将被分配（也称为映射到物理内存），未使用的部分将保持虚拟。这就是操作系统如何在不同程序之间共享物理内存。

所以这是我的问题。在我看来，无论你如何分配内存（在堆栈上或堆上），一个共同点是操作系统需要找到＆amp;保留物理内存块，并将虚拟内存地址（无论是堆栈还是堆栈）映射到物理地址。对于解除分配，当系统需要删除映射＆amp;释放物理内存。那么为什么堆栈分配/解除分配更快？内存分配的最大开销在两者之间似乎相当公平。

Answer 1

对malloc和free的调用通常需要介于几个100和几千个指令之间，具体取决于实现，堆的当前碎片和其他细节。

为函数分配和取消分配堆栈帧需要大约4条指令。

Answer 2

堆栈上的SUB基本上是免费的。在函数序言中的x86（是16,32或64位模式）上，当前堆栈指针被复制到基指针;然后向下调整堆栈指针（通过int a[10];道操作码）向下调整，以便在基本指针和堆栈指针之间有足够的空间来存储 all 该函数帧中的局部变量。< / p>

由于局部变量未在C中初始化，因此定义

int a[432], b[234], c[234], d[123], e[123], f[34], g[23];

可能没有比

更少的开销

malloc

e.g。对于第一个，编译器可以编写一个序言，导致堆栈指针减去16个字节，而第二个减去1216个字节。

然后在函数退出时，由于编译器已将旧堆栈指针存储到基址指针寄存器，基址指针寄存器内容再次存储到堆栈指针寄存器，并且不需要进行其他清理。

现在，对于malloc来说，事情变得棘手了。如果程序是多线程的，则每个线程都需要一个竞技场/池，或者必须有某种排除来锁定其他线程。 free需要找到足够大的块，然后更新其簿记。然后malloc必须执行相同的步骤 - 锁定互斥设备并更新簿记。

总而言之，单个free / name对至少有数十条开销指令，而堆栈变量原则上是免费的。

Answer 3

当程序进入函数时，会创建一个新的堆栈帧。在堆栈上分配变量时，会将其推入当前堆栈帧。退出函数时，将释放堆栈帧。这种创建和销毁数据的静态知识使得cpu可以轻松优化堆栈。

另一方面，堆更具动态性。它是开发人员使用malloc和free管理的一大块内存（而不是许多小的线性帧）。没有真正的方法来优化这样的内存。

使用指针而不是直接引用堆分配这一事实使这种差异更加突出。每次访问堆都需要事先取消引用操作。堆栈上的每个访问都是本地内存，并且可以在cpu中轻松缓存。

上述所有内容的细节太多，太复杂，无法在此处介绍，但这应该为理解提供基本概述。

Answer 4

因为程序的堆栈空间是预先分配的，不涉及系统调用。

堆空间分配需要系统调用，这涉及到内核的一系列操作，因此速度较慢。

但是，如果你不做十亿次，那就应该可以忽略

为什么堆栈内存比C中的堆内存“便宜”？

4 个答案: